牛体内、外囊胚全基因组甲基化测序及分析

发布时间：2020-06-08 10:57

【摘要】：体外胚胎生产作为一项高效的辅助生殖技术,对提高家畜繁殖效率及遗传改良有重要意义,玻璃化冷冻由于其成本低、操作简单、效率高等优点,日益为广大科研工作者和临床工作人员所采用。但体外生产胚胎相比于体内生产胚胎在细胞代谢、冷冻耐受性和超微结构等方面存在差异,这些可能与印迹基因表达异常和表观遗传修饰异常相关。玻璃化冷冻卵母细胞与新鲜卵母细胞相比,其发育能力和受精能力受到影响,原因与玻璃化冷冻会影响卵母细胞成熟过程中重要发育基因的表达有关。本研究采用单细胞全基因组甲基化测序技术对牛体内生产囊胚、体外新鲜卵母细胞IVF囊胚及玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚的全基因组甲基化水平、DMR区域聚类分析及差异甲基化基因的GO注释和KEGG功能富集进行初步探索,主要研究结果如下:1、对体内生产囊胚、新鲜卵母细胞IVF囊胚进行全基因组甲基化测序及分析发现,体内生产囊胚的全基因组甲基化水平高于新鲜卵母细胞IVF囊胚,在1149个DMR区域中体内生产囊胚的甲基化水平有1099个DMR区域的甲基化水平高于新鲜卵母细胞IVF囊胚。对差异甲基化基因进行GO注释,在细胞生长发育、细胞骨架、ATP结合等条目中有较多的基因富集,通过KEGG功能富集分析,在PI3K-Akt通路、卵母细胞减数分裂、卵母细胞成熟等通路中有差异甲基化基因富集。最终筛选得到IGF1、SVIL、CDC20重要的差异甲基化基因。2、对新鲜、玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚进行全基因组甲基化测序及分析发现,新鲜卵母细胞IVF囊胚的全基因组甲基化水平高于玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚,在151个DMR区域中新鲜卵母细胞IVF囊胚有122个DMR区域的甲基化水平高于玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚。对其差异甲基化基因进行GO注释,在细胞生长、细胞发育、细胞骨架等条目中有较多的基因富集,通过KEGG功能富集分析,在MAPK等通路中有差异甲基化基因富集。最终筛选得到FAM3D、EGFR、MAP4K4重要的差异甲基化基因。3、对体内生产囊胚、玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚进行全基因组甲基化测序及分析发现,体内生产囊胚的全基因组甲基化水平高于玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚,在1572个DMR区域中体内生产囊胚有1546个DMR区域的甲基化水平高于玻璃化冷冻卵母细胞IVF囊胚,对差异甲基化基因进行GO注释,在细胞生长发育、ATP结合等条目中有较多的基因富集,通过EKGG功能富集分析,在间隙连接、内质网加工、卵母细胞减数分裂、卵母细胞成熟等通路中有差异甲基化基因富集。并最终筛选得到IGF,IGF1R,IGF2BP3,FGFR2重要的差异甲基化基因。
【图文】：

世界,未成熟卵母细胞,体细胞核移植,育种进程

和其他哺乳动物的未成熟卵母细胞（Edwards et al.,1965），并生理学或医学奖。世界上第一头体外受精奶牛是由本杰明·布回收和胚胎移植到输卵管完成的(Brackett et al.,1982)。胞核移入去核卵母细胞中，使其发育为新的胚胎并最终发育为绵羊通过体细胞核移植出生之后（Wilmut et al.,1997），在其被研究。而牛是使用 SCNT 技术中最广泛的物种（Oback et：体细胞核移植技术已经成功应用于克隆精英公牛（Hoshino etYonai et al.,2005）以及保护濒临灭绝的牛（Wells et al.,1998）。引进、缩短育种进程、提高畜禽繁殖效率发挥了重要意义。、生产用于生物医学的转基因动物以及保护濒危物种等方面发，在 2005 年到 2013 年世界不同地区体外胚胎移植数目呈逐年胚胎移植数占总胚胎移植数的 40%左右，世界不同地区体外胚乳制品和肉牛行业中活体采卵(Ovum pick up，OPU)和 IVF 的George et al.,2016）。每年有 40 多万只动物通过 IVM、IVF、r，

甲基化水平,全基因组,囊胚

染色体_DMR 起始位点_DMR 终止位点基因名称样品名称IVF_1 IVF_2 IVF_3 Invivo_1 Invivo_2 chr12_79437702_79438377 STK24 0 0 0 60.68 65.28 chr18_35244513_35244759 RIPOR1 0 0 0 58.33 53.33 chr15_84856664_84856897 THYN1 0 0 0 46.15 33.33 chr21_66183514_66183653 CCDC85C 0 0 0 35.71 57.22 chr5_56243393_56243911 KIF5A 0 0 0 66.67 56.94 chr3_120321409_120321870 RNPEPL1 0 0 0 57.14 50 chr3_118297756_118298265 TRAF3IP1 0 0 0 51.43 50 chr1_127137411_127141747 PCOLCE2 0 0 0 50 80 chr21_68565095_68565458 DYNC1H1 0 0 0 50 62.5 2.4.6 牛体内生产囊胚、新鲜卵母细胞 IVF 囊胚 DMR 区域的聚类分析如下图 2.2 所示，列举了体内生产囊胚、新鲜卵母细胞 IVF 囊胚 DMR 聚类图，，个 DMR；每列表示一个细胞样品，右侧标尺数值为甲基化水平（0-100）。如右图所和 Invivo 组聚类明显，并且 IVF 组的甲基化水平显著低于 Invivo 组的甲基化水平。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S823

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